廢棄玻璃在混凝土生產中的應用研究

孫念策 威海職業學院

廢棄玻璃在混凝土生產中的應用研究

孫念策 威海職業學院

使用廢棄玻璃作為生產混凝土的原料，可以減少廢棄物處理成本，保護環境，節約大量天然骨料，同時延長廢棄填埋場地的使用時間，保護郊區土地資源，而且可以增加公眾的廢棄物回收利用意識，為循環利用玻璃提供更多的途徑。從廢棄玻璃基本情況、廢棄玻璃的利用途徑、廢棄玻璃在混凝土中應用的研究現狀及性能指標深入探討廢棄玻璃資源化利用過程中存在的問題和發展趨勢。

廢棄玻璃 混凝土 廢棄物

一、引言

當今社會的發展面臨著人口膨脹、資源短缺、環境惡化三大問題，人們在創造社會財富的同時，也產生了大量的固體廢棄物以及有毒有害的危險廢棄物，這些固體廢棄物不斷地破壞人類賴以生存的環境空間。廢棄玻璃就是眾多固體廢棄物中的一種，近年來越來越引起人們的廣泛關注。玻璃的化學性質穩定，很難分解，用一般的填埋方法埋入土地后，縱然千年之后也仍是玻璃。將廢棄玻璃應用于建筑材料的生產，研究其在經濟上、生態上、技術上的可行性具有重大意義，實現廢棄玻璃的資源化綜合利用，能夠實現廢棄玻璃真正的無害化處理，降低環境污染、土地消耗，充分利用廢棄資源，變廢為寶，實現資源的可再生重復利用，具有重要的理論意義與應用前景。

二、廢棄玻璃來源與應用研究

隨著建筑業以及其他行業的高速發展，玻璃由于其獨特的性能廣泛地被建筑、化工、設備、日常生活等國民經濟部門所使用，使得廢棄玻璃大量增加。這些玻璃使用后，部分被重新加工成新玻璃，但因為加工的成本昂貴，大部分作為垃圾被丟棄，未能充分利用。廢玻璃相對于其他材質更具有可回收再生的優勢，歐洲、美國等先進國家積極推動玻璃的資源化[1]。使用廢棄玻璃作為生產混凝土的原料，可以減少廢棄物處理成本，同時延長廢棄填埋場地的使用時間，保護郊區土地資源，而且可以增加公眾的廢棄物回收利用意識，為循環利用玻璃提供更多的途徑[2]。下面將從廢棄玻璃基本情況、廢棄玻璃的利用途徑、廢棄玻璃在混凝土中應用的研究現狀及性能指標深入探討廢棄玻璃資源化利用過程中存在的問題和發展趨勢。

1.廢棄玻璃來源。廢棄玻璃主要來源于工業廢棄玻璃（如平板玻璃、玻璃纖維等）和日用廢棄玻璃（如器皿玻璃、燈泡玻璃等）兩類[3]。在一般的平板玻璃生產加工中，從玻璃原片上裁下來的邊角廢料要占到生產總量的15%～25%，而定期停產產生的廢棄玻璃則占到總量的5%～10%；除外，因熔窯作業溫度的突然波動、原料質量或配合比的變化以及工人操作失誤等造成的非正常工況下得到的廢棄玻璃制品也占有一部分比例。人們日常生活中產生的玻璃瓶罐、玻璃墻以及玻璃窗碎片、報廢的電視機及電腦純平顯示器（CRT）等也構成了廢棄玻璃的主要來源。

2.廢棄玻璃在混凝土中應用研究。隨著經濟的發展，我國大型基礎設施規模空前，混凝土骨料的需求越來越來大，因而天然骨料日益短缺，天然砂石資源已經不容我們無節制地開采下去，尋找天然骨料的替代骨料將是節約天然砂石資源的有效途徑；另一方面，城市中的廢棄玻璃也日益增加，因此在廢舊玻璃排放量又日益增加的形勢下，研究將廢棄玻璃替代天然骨料來配制混凝土的思想，符合可持續發展的宏觀經濟戰略。

（一）應用技術

（1）應用可行性。廢棄玻璃骨料的吸水率極低、耐久性高、流動性以及裝飾性好，同時其前期處理成本也相對較低，這些特性不僅使其作為混凝土骨料變得可行，甚至還可改善混凝土的某些技術性能。由于玻璃的硬度相對較高對改善混凝土的耐磨性有幫助。混凝土的黏性隨著廢棄玻璃摻量的增加而降低，通過研究可知，正是由于玻璃不吸水，所以阻止了水化反應放出大量能量，從而減少了混凝土收縮。

（2）作為混凝土骨料。Ahmad Shayan等對廢棄玻璃作為混凝土的骨料等進行了研究。通過研究可知，將廢棄玻璃添加到混凝土中是可行的，3種混凝土的強度都能滿足要求，當廢棄玻璃細骨料或粗骨料的摻量超過50%時，也可滿足C30強度等級的混凝土的強度發展要求。通過試驗表明，30%的粉末玻璃作為骨料或水泥替代物時，對混凝土不會有長期的不利影響；當廢棄玻璃作為細骨料時能阻止ASR膨脹影響，尤其當廢棄玻璃作為粉末骨料時，能改善混凝土的耐久性。

（3）作為混凝土摻合料。玻璃是無定形的非晶態，含有大量的二氧化硅，而這恰是火山灰材料的基本要求。近幾年的研究表明，當將玻璃磨細到一定程度時，的確能表現出一定的火山灰活性。

（二）性能調控

研究表明將玻璃添加到混凝土中可以改善混凝土的工作性能，并且混凝土的坍落度值隨著玻璃骨料摻量的增加而增加；但是當廢棄玻璃作為細骨料時，混凝土坊落度值要比作為粗骨料和粗細骨料制作的混凝土低。在混凝土凝結時間上，混凝土的初凝時間和終凝時間隨著玻璃粗、細骨料在混凝土中摻量的增加而增長；當玻璃粗細骨料取代率超過50%時，混凝土的凝結時間會延長，將超過25h；同時隨著溫度的升高，玻璃粗骨料混凝土和玻璃細骨料混凝土及玻璃粗細骨料混凝土的抗壓強度都隨之降低。

三、發展趨勢

現在對于廢棄玻璃的眾多研究主要還集中在對于混凝土的性能影響方面，對于如何從整體角度解決廢棄玻璃的應用仍存在一定不足：沒有建立廢棄玻璃的評價體系和相應的分類分級標準；沒有形成配合后期使用效果的前期生產工藝研究；對于不同性能的廢棄玻璃不能提供對應最為合理的應用方式。

在廢棄玻璃對混凝土性能影響的研究基礎上，今后對于廢棄玻璃回收再利用的研究趨勢則集中在如何從源頭上實現廢棄玻璃的生產、應用、制備，需要形成一套生產工藝調控方法、性能評價體系、摻加廢棄玻璃混凝土性能的調控和優化方法，進而形成不同類型廢棄玻璃資源化利用的整體解決方案。

[1]劉光焰，秦榮，王曉峰.廢玻璃粗骨料混凝土的施工性能和強度試驗研究[J]. 混凝土. 2011(3): 121-124.

[2]曲超，高志揚，劉數華，等.廢棄玻璃粉在活性粉末混凝土中的應用研究[J]. 混凝土.2011(8): 82-84.

[3]卞致璋.從發達國家的做法看我國廢玻璃的回收與利用[J].中國建材. 2003(6): 51-55.